凸形豎曲線路段識(shí)別視距研究

陳 卓

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院長(zhǎng)沙分院，湖南 長(zhǎng)沙 410008）

隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，新建高速公路與已建高速公路的對(duì)接、已建高速公路新增落地互通的情況屢見(jiàn)不鮮；因此，對(duì)新增互通式立體交叉位置與現(xiàn)狀平縱面指標(biāo)結(jié)合的研究就顯得至關(guān)重要。JTG/TD 21—2014《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》對(duì)互通式立體交叉范圍內(nèi)的主線豎曲線最小半徑提出了一般值與極限值的范圍并在附注中對(duì)在分流鼻端前識(shí)別視距控制路段的凸形豎曲線半徑進(jìn)行了單獨(dú)說(shuō)明。JTGD 20—2017《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)于各級(jí)公路的互通式立體交叉、服務(wù)區(qū)、停車區(qū)、客運(yùn)汽車?？空镜雀黝惓隹诼范蔚淖R(shí)別視距也提出重點(diǎn)、明確的要求。

規(guī)范中僅對(duì)豎曲線半徑的使用范圍、識(shí)別視距要求進(jìn)行了數(shù)據(jù)明確，但如何計(jì)算、如何針對(duì)現(xiàn)狀高速公路的復(fù)雜情況進(jìn)行靈活運(yùn)用則成為了設(shè)計(jì)中必需面對(duì)和思考的問(wèn)題之一。

1 規(guī)范的相關(guān)要求與分析

1.1 行車視距

為了行車安全，駕駛?cè)藛T應(yīng)能隨時(shí)看到汽車前面相當(dāng)遠(yuǎn)的一段路程，一旦發(fā)現(xiàn)前方路面上有障礙物或迎面來(lái)車，能及時(shí)采取措施，避免相撞，這一必須的最短距離稱為行車視距［1］。

行車視距是否充分，直接關(guān)系到行車安全與效率，是道路使用質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。在道路平面上的暗彎（處于挖方路段的彎道和內(nèi)側(cè)有障礙物的彎道）、縱斷面上的凸形豎曲線以及下穿式立體交叉的凹形豎曲線上都有可能存在視距不足的問(wèn)題。

根據(jù)駕駛員發(fā)現(xiàn)障礙物或迎面來(lái)車采取措施的不同，行車視距可分為：停車視距、會(huì)車視距、錯(cuò)車視距、超車視距及識(shí)別視距。

1.2 識(shí)別視距

在JTGD 20—2006《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中僅對(duì)停車視距、超車視距等做出了相關(guān)要求，沒(méi)有涉及識(shí)別視距；但在2008年編制的《公路路線設(shè)計(jì)細(xì)則》（總校稿）中提出在互通式立交出、入口等行車條件復(fù)雜區(qū)域內(nèi)，宜滿足判斷識(shí)別視距；但由于總校稿最終沒(méi)有頒布，因此識(shí)別視距的概念并沒(méi)有在設(shè)計(jì)行業(yè)中廣泛傳播。

JTG/TD 21—2014 在表5.5.3 的附注中說(shuō)明：在分流鼻端前識(shí)別視距控制路段，主線凸形豎曲線最小半徑取表中括號(hào)內(nèi)的值。識(shí)別視距再次正式出現(xiàn)在現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程中。直到JTGD 20—2017 將識(shí)別視距（7.9.5條）作為單獨(dú)的一條予以明確，同時(shí)額外說(shuō)明。

1.3 現(xiàn)行規(guī)范的取值情況

JTGD 20—2017 特別強(qiáng)調(diào)：各級(jí)公路的互通式立體交叉、服務(wù)區(qū)、停車區(qū)、客運(yùn)汽車?？空镜雀黝惓隹诼范螒?yīng)滿足識(shí)別視距要求并應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，當(dāng)受地形、地質(zhì)等條件限制路段，識(shí)別視距可采用1.25 倍的停車視距，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行必要的限速控制和管理措施。見(jiàn)表1。

表1 規(guī)范中的識(shí)別視距標(biāo)準(zhǔn)

JTGD 20—2017在規(guī)定識(shí)別視距標(biāo)準(zhǔn)時(shí)并沒(méi)有給出對(duì)豎曲線的要求，而JTG/TD 21—2014 則直接給出了豎曲線最小半徑的一般值與極限值，見(jiàn)表2。

表2 互通范圍內(nèi)主線豎曲線最小半徑

JTG/TD 21—2014 在對(duì)應(yīng)的條文說(shuō)明中：考慮到在互通式立體交叉范圍內(nèi)，由于運(yùn)行條件復(fù)雜且變化頻繁需有比其他路段更大的視距要求，對(duì)于分流鼻端前識(shí)別視距范圍內(nèi)的凸形豎曲線最小半徑按識(shí)別視距計(jì)算確定，識(shí)別視距取停車視距的1.25 倍，物高取值為0。

通過(guò)對(duì)兩個(gè)規(guī)范的要求及條文說(shuō)明分析可以得出，當(dāng)考量互通式立體交叉范圍內(nèi)的主線指標(biāo)時(shí)，若按JTG/TD 21—2014 中的指標(biāo)要求設(shè)計(jì)并不一定能夠滿足識(shí)別視距的要求；為保證設(shè)計(jì)的安全，針對(duì)項(xiàng)目的具體情況，應(yīng)通過(guò)具體計(jì)算來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案。

2 凸形豎曲線路段識(shí)別視距的計(jì)算

當(dāng)小客車行駛在公路上時(shí)，豎曲線半徑的大小將直接影響駕駛員行駛過(guò)程中視線距離；當(dāng)行駛在直線上時(shí)，可以認(rèn)為主線的豎曲線半徑為無(wú)窮大，因此視距也可認(rèn)為是無(wú)窮大，此種情況下不存在識(shí)別視距不足的情況；當(dāng)行駛在凹形豎曲線段時(shí)，除夜間行車時(shí)前燈照明照射距離有限及通過(guò)主線下穿橋梁時(shí)存在行車視距的問(wèn)題外，其余情況下同樣不存在識(shí)別視距不足的情況；而對(duì)于凸形豎曲線則相對(duì)復(fù)雜一些，分3種情況。

1）直線配凸形豎曲線段。當(dāng)互通式立體交叉分流鼻端位于凸形豎曲線上坡的進(jìn)口附近時(shí)，小客車駕駛員在直線段能否看到分流鼻端的位置模型見(jiàn)圖1。

圖1 直線配凸形豎曲線段

通過(guò)圖1可以得到平面幾何關(guān)系

H取高出路面1.2 m，識(shí)別視距的物高取0（路面標(biāo)線的高度），將H=1.2 m代入后可簡(jiǎn)化為

將R、D分別代入式（1）便可對(duì)識(shí)別視距S是否滿足規(guī)范要求作出判斷。反之，通過(guò)識(shí)別視距也可以反推出合適的凸形豎曲線半徑。

以主線設(shè)計(jì)速度120 km/h的識(shí)別視距為基準(zhǔn)，對(duì)小客車位于不同距離的凸形豎曲線半徑進(jìn)行推算，見(jiàn)表3。

表3 豎曲線半徑推算 m

由表2可知，當(dāng)主線設(shè)計(jì)速度為120 km/h時(shí)，規(guī)范要求最小豎曲線半徑一般值為45 000 m，極限值為23 000 m，但通過(guò)表3 可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)小客車在直線上的距離＞259 m 時(shí)，凸形豎曲線半徑小于極限值時(shí)仍可滿足識(shí)別視距的要求；當(dāng)小客車在直線上的距離＞120 m 時(shí)，凸形豎曲線半徑小于一般值時(shí)仍可滿足識(shí)別視距的要求。

2）凸形豎曲線段。當(dāng)互通式立體交叉分流鼻端位于凸形豎曲線上時(shí)，小客車駕駛員能看到分流鼻端位置的半徑豎曲線模型見(jiàn)圖2。

圖2 完全位于凸形豎曲線段

通過(guò)圖2可以得到平面幾何關(guān)系

將H=1.2 m代入后可簡(jiǎn)化為

通過(guò)式（2）可知，不同的豎曲線半徑對(duì)應(yīng)唯一的識(shí)別視距長(zhǎng)度。根據(jù)表1計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的豎曲線半徑值。見(jiàn)表4。

表4 主線豎曲線最小半徑計(jì)算值

與表2對(duì)應(yīng)的主線豎曲線最小半徑范圍進(jìn)行比對(duì)可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)采用JTGD 20—2017 表7.9.5 識(shí)別視距值進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，凸形豎曲線半徑取值要遠(yuǎn)大于JTG/TD 21—2014 表5.5.3 互通式立體交叉范圍內(nèi)主線豎曲線最小半徑的推薦值。因此，建議具體設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況重新核算為宜。

當(dāng)采用1.25 倍停車視距作為識(shí)別視距進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，凸形豎曲線半徑取值則可按JTG/TD 21—2014 表5.5.3凸形豎曲線的極限值作為設(shè)計(jì)參考值。

3）凸形豎曲線配直線段。當(dāng)互通式立體交叉分流鼻端位于凸形豎曲線下坡段的出口附近時(shí)，小客車駕駛員在直線段能否看到分流鼻端的位置模型見(jiàn)圖3。

圖3 豎曲線配直線段

通過(guò)圖3 可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)分流鼻端出口還在凸形豎曲線上時(shí)，適用圖2的計(jì)算公式；當(dāng)分流鼻端出口位于直線上時(shí)，則只需滿足h＜H的條件即可實(shí)現(xiàn)符合規(guī)范要求的識(shí)別視距。當(dāng)豎曲線長(zhǎng)度時(shí)，識(shí)別視距即可滿足設(shè)計(jì)需求。

3 工程實(shí)例

湖南省某已建成高速公路，設(shè)計(jì)速度為120 km/h，由于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需增設(shè)一落地互通。

互通起點(diǎn)端分流鼻端位置位于R=17 100（m）的凸形豎曲線范圍內(nèi)，小于規(guī)范規(guī)定的極限最小半徑23 000 m，該豎曲線終點(diǎn)樁號(hào)為K1603+313.674；互通漸變段起點(diǎn)樁號(hào)為K1603+051.105，漸變段長(zhǎng)100 m，減速車道長(zhǎng)145.014 m，分流鼻端出口樁號(hào)為K1603+296.47；互通終點(diǎn)端受一學(xué)?？刂?，學(xué)校樁號(hào)范圍為K1603+900～K1604+200，互 通 叉 心 樁 號(hào) K1603+652.378,因此互通位置實(shí)際可移動(dòng)的范圍在247.622 m以內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)狀情況需對(duì)識(shí)別視距是否滿足規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn)，此種情況屬于本文所述的凸形豎曲線配直線段情況。

首先計(jì)算完全位于凸形豎曲線范圍內(nèi)時(shí)R=17 100（m）的實(shí)際視距長(zhǎng)度通過(guò)將互通整體移位，分流鼻端出口位置調(diào)整為K1603+612.608，距離豎曲線終點(diǎn)D=298.934（m），識(shí)別視距進(jìn)入凸形豎曲線范圍L=350-298.934=51.066（m）＜202.6 m，滿足JTGD 20—2017中設(shè)計(jì)速度為120 km/h時(shí)識(shí)別視距350 m（460 m）的要求。

4 結(jié)論

1）對(duì)于直線配凸形豎曲線段和凸形豎曲線配直線段的情況，即使凸形豎曲線半徑不滿足規(guī)范要求的最小豎曲線半徑，仍可以運(yùn)用識(shí)別視距的有效長(zhǎng)度靈活選擇互通分流鼻端出口位置。

2）對(duì)于凸形豎曲線段的情況則在采用規(guī)范提供的互通式立體交叉范圍內(nèi)主線豎曲線最小半徑的情況下，仍需對(duì)識(shí)別視距進(jìn)行校核，以免造成分流鼻端前識(shí)別視距控制路段不滿足規(guī)范情況的發(fā)生。